MATLAB編程與應用(題庫版‧微課視頻版)（簡體書）

《MATLAB編程與應用（題庫版·微課視頻版）》遵循由淺入深、循序漸進的原則進行編排，緊緊圍繞科學計算和模型仿真這兩個中心問題展開，輔以計算結果的可視化以及可視化計算工具，系統地闡述MATLAB的各種功能、使用方法和應用實例。本書力求以最小的篇幅給出MATLAB的整體核心框架，使讀者易於掌握要點。 《MATLAB編程與應用（題庫版·微課視頻版）》共9章。第1章介紹MATLAB的歷史、界面等，使讀者對MATLAB有一個感性的認識； 第2章介紹MATLAB的數據及各種常用數據類型，為學習MATLAB程序設計打下基礎； 第3、4章分別介紹二維繪圖和三維繪圖的相關知識； 第5章介紹MATLAB程序設計與調試的基本方法； 第6、8章分別介紹MATLAB的符號計算功能和數值計算功能； 第7章介紹文件I/O操作； 第9章介紹MATLAB環境下的動態仿真軟件Simulink； 附錄A介紹MATLAB函數及命令集； 附錄B介紹MATLAB R2022b完整工具箱。本書融入課程思政元素，配套在線作業系統、微課視頻、程序代碼、教學課件等豐富的教學資源。 《MATLAB編程與應用（題庫版·微課視頻版）》可作為高等院校MATLAB教學用書，其豐富的教學視頻也適合讀者自學，還可供廣大科研工作者、工程技術人員解決實際問題時參考使用。

《MATLAB編程與應用（題庫版·微課視頻版）》遵循由淺入深、循序漸進的原則，基於MATLAB 2022b，緊緊圍繞科學計算和模型仿真這兩個中心問題展開，輔以計算結果的可視化以及可視化計算工具，系統地闡述MATLAB的各種功能、以生活中和工程中的實例為背景講述常用算法的MATLAB編程實現。
新
函數新：介紹MATLAB新版本的各種新功能和使用方法。
應用新：介紹了計算結果的可視化以及可視化計算工具。
理念新：每章小結中融入與本章相關的課程思政元素。
全
函數全：以表格形式列出函數並對功能進行描述，同時輔以例題講解。
內容全：從最基本的矩陣操作開始，到MATLAB編程實現數值分析計算問題，再到Simuink建模與仿真，幾乎涵蓋了MATLAB大部分主要內容。
資源全：提供全套的教學資源，並配套在線作業系統，便於老師教學和學生自學。
精
力求以最小的篇幅給出MATLAB的整體核心框架，使讀者易於掌握要點，對MATLAB的初學者來說，簡明易學，容易入手。

一、 為什麼要寫本書

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，廣泛應用於數據分析、無線通信、深度學習、圖像處理與計算機視覺、信號處理、量化金融與風險管理、機器人及控制系統等領域，已成為很多國家高等教育和科學研究中常用且必不可少的工具，也被越來越多的大學生、科研人員所接受。

有關MATLAB的書籍琳瑯滿目，數不勝數，但有些MATLAB書籍只講解了最基本的入門操作及基礎知識，內容不夠全面，不能為讀者進一步深入學習提供更好的幫助； 還有些書籍主要是面向某一專業的技術人員，內容相對專業、難懂，且往往僅限於某個工程應用領域，無法拓展到其他學科中，因此，迫切需要一本可供讀者有效學習MATLAB課程的優秀教材。

二、 內容特色

本書以MATLAB 2022b版本的功能講述為主，由淺入深地全面講解MATLAB編程知識，突出應用特色，以生活中和工程中的實例為背景講述常用算法的MATLAB編程實現。本書內容詳略得當、主次分明、邏輯清晰、循序漸進； 採用圖、表與文字等多種表現方式增進讀者對內容的理解； 習題的呈現方式包括填空題、單選題、應用題，這樣有利於讀者觀察問題、分析問題與解決問題。

本書由淺入深、循序漸進，適合沒有接觸過MATLAB的初學者，具有新、全、精三個特色。

（1） 新。

函數新： 早期版本的一些函數命令已經被新的函數命令所取代，全面介紹MATLAB的各種新功能與使用方法。

應用新： 介紹了計算結果的可視化以及可視化計算工具。

理念新： 每章小結中融入與本章相關的課程思政元素。

（2） 全。

函數全： 以表格形式列出函數並對功能進行描述，同時輔以例題講解。

內容全： 從最基本的矩陣操作開始，到MATLAB編程實現數值分析計算問題，再到Simulink建模與仿真，幾乎涵蓋了MATLAB的大部分內容。

資源全： 提供全套的教學資源，並配套在線作業系統，便於教師教學和學生自學。

（3） 精。

力求以最小的篇幅給出MATLAB的整體核心框架，使讀者易於掌握要點。對初涉MATLAB的學習者來說，簡明易學，容易入手。

配 套 資 源

 程序代碼等資源： 掃描目錄上方的二維碼下載。

 教學課件、教學大綱等資源： 掃描封底的“書圈”二維碼在公眾號下載，或者到清華大學出版社官方網站本書頁面下載。

 微課視頻（225分鐘，22集）： 掃描書中相應章節中的二維碼在線學習。

 在線作業： 掃描封底刮刮卡中的作業系統二維碼，登錄網站在線做題及查看答案。

注： 請先掃描封底刮刮卡中的文泉云盤防盜碼進行綁定後再獲取配套資源。

本書由佛山科學技術學院孫明編寫，在編寫過程中參閱了許多相關教材，並得到了很多同行的支持與幫助，在此一並表示衷心的感謝。

由於作者水平有限，書中難免有不足與錯誤之處，敬請廣大讀者批評指正。

孫明2023年6月於廣東佛山

配套資源

第1章概述(視頻講解： 14分鐘，1集)

1.1什麼是MATLAB

1.2MATLAB語言的發展

1.3MATLAB特點及應用領域

1.3.1MATLAB特點

1.3.2MATLAB應用領域

1.4MATLAB界面

1.4.1啟動MATLAB界面

1.4.2MATLAB桌面工具

1.4.3幫助和文檔

1.5MATLAB R2022b的通用命令

1.6初識MATLAB

本章小結

第2章變量、數組與矩陣(視頻講解： 41分鐘，5集）

2.1數據

2.1.1MATLAB數據

2.1.2MATLAB向量、矩陣和數組的關係

2.2變量

2.2.1變量與賦值

2.2.2特殊變量

2.3MATLAB基本函數

2.3.1三角函數

2.3.2指數函數

2.3.3復數

2.3.4取整和余數

2.3.5數據分析函數

2.3.6隨機數

2.3.7函數的幾種特殊用法

2.4MATLAB數據類型

2.4.1數值類型

2.4.2邏輯類型

2.4.3字符和字符串

2.4.4函數句柄

2.4.5單元數組

2.4.6結構體類型

2.5MATLAB數組運算

2.5.1算術運算

2.5.2關係運算

2.5.3邏輯運算

2.5.4運算優先級

2.6MATLAB矩陣算術運算

2.7數組和矩陣操作

2.7.1數組和矩陣的創建

2.7.2下標索引

2.7.3空矩陣

2.7.4矩陣操作

本章小結

第3章二維繪圖(視頻講解： 35分鐘，3集)

3.1最基本的二維繪圖函數

3.1.1繪製二維曲線的最基本的函數

3.1.2繪製圖形的類型

3.1.3圖形格式和注釋

3.1.4疊加圖繪製

3.1.5子圖繪製

3.1.6復制/粘貼圖

3.1.7保存圖形

3.2線性直角坐標系其他二維圖形繪製函數

3.2.1雙縱軸坐標

3.2.2火柴桿圖

3.2.3條形圖

3.2.4階梯圖

3.2.5填充圖

3.3特殊坐標系二維圖形繪製函數

3.3.1極坐標繪圖

3.3.2半對數和雙對數坐標系繪圖

3.4其他形式二維特殊圖形繪製函數

3.4.1餅圖

3.4.2直方圖

3.4.3填充區二維圖

3.4.4散點圖

3.4.5散點圖矩陣

3.4.6箱形圖或盒圖

3.4.7誤差條

3.4.8羅盤圖

3.4.9羽毛圖

3.4.10箭頭圖或向量場圖

3.4.11彗星圖

3.4.12偽彩圖

3.4.13圖形物件句柄

本章小結

第4章三維繪圖(視頻講解： 18分鐘，2集)

4.1基本三維繪圖

4.1.1三維點或線圖

4.1.2三維網格圖

4.1.3三維曲面圖

4.2繪製三維圖形的其他函數

4.2.1等高線圖

4.2.2球面

4.2.3三維散點圖

4.2.4三維條形圖

4.2.5圓柱

4.2.6三維餅圖

4.2.7三維火柴桿圖

4.2.8三維向量圖

4.2.9三維彗星圖

4.2.10三維填充圖

4.2.11三維彩帶圖

4.2.12三維體切片圖

4.3顏色控制

4.3.1顏色圖

4.3.2顏色欄

4.3.3顏色圖調整

4.4三維視圖可視效果的控制

4.4.1視角

4.4.2著色、光照和透明度

4.5動畫

本章小結

第5章MATLAB編程(視頻講解： 40分鐘，4集)

5.1M文件

5.1.1腳本文件

5.1.2函數文件

5.2程序設計結構

5.2.1順序結構

5.2.2循環控制

5.2.3分支結構

5.3自定義函數

5.4程序調試

5.4.1錯誤類型

5.4.2代碼內調試

5.4.3斷點調試實例

本章小結

第6章MATLAB符號運算(視頻講解： 41分鐘，4集)

6.1符號物件的創建與運用

6.2符號表達式的基本操作

6.2.1四則運算

6.2.2關係運算

6.2.3符號多項式的操作

6.3符號函數的極限與微分

6.3.1符號函數的極限

6.3.2符號函數的微分

6.4符號函數的積分

6.5符號函數級數

6.5.1級數求和

6.5.2泰勒級數展開

6.6符號積分變換

6.6.1傅裡葉變換

6.6.2拉普拉斯變換

6.6.3Z變換

6.7符號方程求解

6.7.1代數方程求解

6.7.2符號微分方程求解

6.8隱函數繪圖

6.9符號分析可視化

6.9.1符號計算器

6.9.2泰勒級數計算器

6.9.3實時編輯器

本章小結

第7章文件I/O操作(視頻講解： 10分鐘，1集)

7.1常用的可讀寫文件格式

7.2高級文件I/O

7.2.1MAT文件輸入/輸出

7.2.2文本數據輸入/輸出

7.2.3電子表格數據輸入/輸出

7.2.4圖像文件輸入/輸出

7.2.5音頻數據輸入/輸出

7.2.6視頻數據輸入/輸出

7.3低級文件I/O

本章小結

第8章MATLAB數值分析與應用(視頻講解： 11分鐘，1集)

8.1數據擬合

8.1.1多項式擬合

8.1.2非線性最小二乘擬合

8.1.3cftool工具包擬合

8.2數值插值

8.2.1一維插值

8.2.2二維插值

8.2.3對二維或三維散點數據插值

8.3線性方程組

8.3.1求逆法

8.3.2左除法

8.4數值微積分

8.4.1數值微分

8.4.2數值積分

8.5數據統計分析

8.6微分方程(組)的數值解

8.6.1常微分方程(組)的數值解

8.6.2偏微分方程(組)的數值解

本章小結

第9章Simulink仿真基礎(視頻講解： 15分鐘，1集)

9.1認識Simulink

9.1.1系統與模型

9.1.2Simulink概述

9.2Simulink模塊庫概述

9.2.1Simulink模塊庫分類

9.2.2Sources模塊庫

9.2.3Sinks模塊

9.2.4系統模型部分模塊

9.3Simulink模型的創建

9.4Simulink子系統建模及封裝

9.4.1Simulink子系統建模方法

9.4.2Simulink子系統封裝

9.5Simulink系統建模應用實例

本章小結

附錄AMATLAB函數及命令集

附錄BMATLAB R2022b完整工具箱

參考文獻